آیا می‌توان نیاز کشورها را بطور کامل با انرژی تجدیدپذیر تامین کرد؟

گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی روزبه‌روز بیشتر زندگی بشر را تهدید می‌کنند و دولت‌ها باید برای تامین انرژی به سراغ روش‌هایی بروند که کربن بیشتری وارد جو نشود. یکی از این راه‌ها، جایگزینی سوخت‌های فسیلی با انرژی تجدیدپذیر است، اما در میان یک سوال مهم وجود دارد: آیا کشورها می‌توانند برای تامین انرژی موردنیازشان تنها به منابع تجدیدپذیر و این نوع انرژی اکتفا کنند؟

در حال حاضر کشورها برای تامین انرژی موردنیازشان به سراغ منابع مختلفی از زغال‌سنگ گرفته تا انرژی بادی می‌روند. بنابراین انرژی بسیاری از خانه‌ها در جهان، از ترکیبی از منابع مختلف بدست می‌آید، اما آیا روزی می‌رسد که بتوانیم تمام انرژی موردنیاز از منابع تجدیدپذیر بدست آوریم؟

در این مقاله از ۲۲ کارشناس فعال در زمینه انرژی تجدیدپذیر، مهندسی و سیستم‌های انرژی این سوال پرسیده شده که آیا یک کشور می‌تواند بطور ۱۰۰ درصد از انرژی تجدیدپذیر استفاده کند؟ نزدیک به ۱۵ کارشناس، آن را ممکن می‌دانند. اما بیایید نگاه دقیق‌تری به این موضوع داشته باشیم.

انرژی تجدیدپذیر چیست؟

اول از همه باید ببینیم انرژی تجدیدپذیر چیست. این نوع انرژی از منابعی تامین می‌شود که به سرعت قابل بازیابی هستند و سریعا جایگزین می‌شوند. این موضوع کاملا متفاوت با سوخت‌های فسیلی است که میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا ساخته شوند. همچنین انرژی هسته‌ای که از اورانیوم استفاده می‌کند هم در این دسته قرار نمی‌گیرد.

در این نوع از انرژی با منابع مختلفی مانند ژئوترمال (زمین گرمایی)، خورشیدی، بادی، بیومس یا زیست توده و جزر و مد سروکار داریم. اکثر این انرژی‌ها به انرژی خورشیدی وابسته هستند، البته انرژی جزر و مد یا کشندی به نیروی گرانشی ماه وابستگی دارد. این منابع تجدیدپذیر درنظر گرفته می‌شوند، چرا که در آینده نزدیک از بین نمی‌روند و می‌توان تا مدت‌ها از آن‌ها استفاده کرد.

یکی از اساتید سیستم‌های انرژی دانشگاه MIT به نام پروفسور «شیائو وو» می‌گوید امکان استفاده ۱۰۰ درصدی از انرژی‌های تجدیدپذیر وجود دارد:

«زمین ۲۳ هزار تراوات انرژی از خورشید دریافت می‌کند، در حالی که مصرف جهانی بسیار کمتر از این رقم است. بنابراین با دریافت بخش کوچکی از انرژی خورشید، می‌توانیم نیاز جهانی را برآورده کنیم.»

تحقیقات درباره امکان‌پذیری ایده کارشناسان

در سال ۲۰۱۷ یکی از اساتید دانشگاه استنفورد به نام «مارک جیکوبسون» به همراه همکارانش مقاله‌ای منتشر کرد که در آن نقشه راه ۱۳۹ کشور برای گذار به مصرف ۱۰۰ درصدی انرژی‌های تجدیدپذیر به چشم می‌خورد.

پروفسور جیکوبسون که در زمینه انرژی تجدیدپذیر و اقلیم‌شناسی تخصص دارد، به این موضوع اشاره دارد که تحقیقش به همراه پژوهش‌های دیگر، درکل مجموعه‌ای از تحقیقات با ۸۵ نویسنده و ۳۵ بررسی‌کننده را تشکیل می‌دهند که تامین ۱۰۰ درصدی یا نزدیک به ۱۰۰ درصدی انرژی موردنیاز کشورها توسط منابع تجدیدپذیر را ممکن می‌دانند.

این پژوهش‌ها مبتنی بر مدل‌هایی هستند که آینده را پیش‌بینی کرده و همچنین سیستم‌های تامین انرژی مختلف را مورد آزمایش قرار می‌دهند. در این تست‌ها، مشخص می‌شود که سیستم‌ها می‌توانند انرژی موردنیاز را تامین کنند یا خیر. چنین مدلسازی‌هایی چالش‌های مخصوص به خودشان را دارند، چرا که نمی‌توان به درستی و بطور دقیق تمام پارامترها را تخمین زد.

دکتر «مارک دلوچی»، متخصص سیستم‌های انرژی و اقتصاد از دانشگاه «کالیفرنیا، برکلی» برخی پیچیدگی‌ها را توضیح می‌دهد:

«موضوع امکان‌سنجی استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر به چند مسئله اساسی خلاصه می‌شود: ما چگونه رفتار بخش تقاضا را در مقابل سیستم‌های انرژی متفاوت مدلسازی می‌کنیم؟ چگونه عملکرد و هزینه فناوری‌های کنونی و آینده را کمی‌سازی می‌کنیم؟ در نهایت چطور مواردی که به راحتی نمی‌توان با دلار کمی‌سازی کرد، مانند ریسک‌های مربوط به انرژی هسته‌ای را در مدل‌ها اعمال می‌کنیم؟»

همانطور که می‌بینید، با چالش‌های زیادی در مدلسازی‌ها روبه‌رو هستیم و آن‌ها نمی‌توانند بدون هیچ‌گونه خطایی سیستم‌های انرژی آینده را پیش‌بینی کنند. علاوه بر چنین مشکلی، برخی کارشناسان درباره اینکه باید از سوخت‌های فسیلی در کنار انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده کرد یا نه هم اختلاف نظر دارند. بنابراین شاید در کنار منابع تجدیدپذیر، همچنان به سوخت‌های فسیلی هم نیاز داشته باشیم.

چالش‌های استفاده ۱۰۰ درصدی از انرژی تجدیدپذیر

پروفسور وو به این موضوع اشاره دارد که در سال‌های اخیر برخی کشورهای اروپایی برای مدت کوتاهی حتی یک روز توانسته‌اند تمام انرژی موردنیازشان را از طریق منابع تجدیدپذیر تامین کنند و حتی میزان تولید انرژی از مصرف هم بالاتر رفته، اما یک سوال مهم وجود دارد: می‌توانیم برای نیازهای مداوم خود به چنین منابعی وابسته باشیم؟

به گفته دکتر «یوجین پرستون»، متخصص انرژی تجدیدپذیر از موسسه الکتریسیته و مهندسی الکترونیک ایالات متحده آمریکا به سوخت فسیلی نیاز داریم:

«هرچند وقت یکبار با کاهش تولید در انرژی‌های تجدیدپذیر روبه‌رو می‌شویم چرا که انرژی خورشیدی یا بادی در این روزها کمتر خواهند بود. اگر یک روز نتوانیم از منابع تجدیدپذیر برای تولید انرژی استفاده کنیم، باید به سراغ ژنراتورهای گاز برای تامین تقاضا برویم.»

با وجود چنین اظهارنظری، می‌توان با ذخیره‌سازی انرژی با این مشکل مقابله کرد و در روزهایی که به منابع موردنیاز دسترسی نداریم، به سراغ این منابع ذخیره انرژی برویم که یکی از آن‌ها، باتری است. می‌توان انرژی خورشیدی را در باتری‌ها ذخیره کرد و در صورت نیاز، به شبکه تزریق کرد. اگرچه چنین کاری هم چالش‌های مخصوص به خودش را دارد، اما امکان‌پذیر است.

از نظر فناوری و فنی شاید بتوانیم به چنین هدفی دست یابیم، اما آنطور که پروفسور «لورنس دلینا» می‌گوید، سیاست‌گذاری‌ها و دولت‌ها نقش مهمی در این زمینه ایفا می‌کنند:

«امکان‌پذیری از چه نظر؟ اگر دانش فنی و فناوری را مدنظر قرار دهیم، چنین موضوعی احتمالا ممکن است. اما از نظر سیاست‌های موردنیاز، تامین مالی و محرک‌های نهادی احتمالش کمتر است. اگر سیستم‌های اقتصادی، سیاسی، نهادی و دولتی کنونی دچار مشکل شدیدی شوند یا اینکه تصمیم به تغییر رفتارشان بگیرند، دستیابی به چنین هدفی ممکن می‌شود.»

طرح‌های دولت‌ها برای آینده

گرمایش جهانی و تجربه دمای بسیار بالا در برخی کشورها و مواردی مانند ذوب شدن یخ‌های قطبی و رکوردشکنی دما در قاره جنوبگان، باعث شده کشورها توجه بیشتری به کاهش تولید کربن داشته باشند. دولت‌ها برنامه‌های مختلفی را برای سال‌های آینده دنبال می‌کنند.

برای مثال دولت آمریکا با ریاست جمهوری جو بایدن می‌خواهد تا سال ۲۰۳۰، ۳۰ گیگاوات انرژی از طریق نیروگاه‌های بادی تولید کند. کره جنوبی می‌خواهد با سرمایه‌گذاری ۴۳ میلیارد دلاری بزرگترین نیروگاه بادی دریایی دنیا را بسازد و سنگاپور هم یکی از بزرگترین مزارع خورشیدی را روی آب راه‌اندازی می‌کند.

از موفقیت‌های کشورها هم می‌توان به تامین ۹۷ درصدی برق مصرفی سال ۲۰۲۰ در اسکاتلند از طریق منابع پاک و همچنین پیشی گرفتن تولید برق سال ۲۰۲۰ توسط انرژی‌های تجدیدپذیر از سوخت‌های فسیلی در اروپا اشاره کرد. اتحادیه اروپا همچنین می‌خواهد تولید گازهای گلخانه‌ای را تا سال ۲۰۳۰، تا ۵۵ درصد کاهش دهد. بریتانیا هم سال گذشته میلادی برای اولین بار توانست نیمی از برق موردنیاز روزانه‌اش را توسط باد تامین کند.

در این میان مهندسان هم بیکار نبوده‌اند با طرح‌های جدید به دنبال بهینه‌سازی هرچه بیشتر استفاده از انرژی تجدیدپذیر هستند. برای مثال می‌توان به مهندسان دانمارکی اشاره کرد که با طراحی جدید پره توربین، می‌خواهند هزینه انرژی بادی را کاهش دهند. مطالعه دیگری عنوان می‌کند که توربین‌های بادی در پشت تپه‌ها انرژی بیشتری تولید می‌کنند.

دانشمندان همچنین با پژوهش‌های جدیدشان به استفاده از پنل‌های خورشیدی شفاف در پنجره‌ها نزدیکتر شده‌اند که می‌تواند تاثیر زیادی روی استفاده از این انرژی تجدیدپذیر داشته باشد. تمام این موارد نشان می‌دهند که فناوری با سرعت بالایی در حال پیشرفت است و کشورها باید برای استفاده از آن، دست بکار شوند و البته دولت‌ها بودجه لازم را درنظر بگیرند.

جمع‌بندی

با وجود برخی اختلاف نظرها، اکثر کارشناسان موافق امکان تامین ۱۰۰ درصدی انرژی موردنیاز کشورها توسط منابع تجدیدپذیر هستند. به گفته آن‌ها حرکت از سوخت‌های فسیلی به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر نه تنها ممکن است، بلکه تبدیل به یک اجبار شده است.

باید منتظر ماند و دید تا سال ۲۰۳۰ کشورها تا چه اندازه در رسیدن به اهدافشان موفق عمل می‌کنند و آیا با طرح‌هایی مانند ممنوعیت فروش خودروهای بنزینی جدید در برخی کشورها از سال‌های آینده، می‌توان با تغییرات اقلیمی مقابله کرد یا خیر.